(57)【要約】【課題】  銀を用いることなく、銀入り銅合金線に近い電気的・機械的特性が得られる発熱体用導体とその製造方法とを提供する【解決手段】  Sn：1.7〜2.3質量％、Ni：0.1〜0.4質量％、P：0.35質量％以下を含み、残部がCuと不可避的不純物からなり、以下の条件を満たす発熱体用導体である。  線径：0.02〜0.1mm  引張強度：900MPa以上  抵抗値：6.5〜30.0Ω／m  銀を用いることなく、Sn、NiおよびPを添加元素とする銅合金を用いることで、特に、自動車などのシートヒータ用の発熱体としての利用に好ましい引張強度・耐屈曲性を得ることができる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Sn：1.7〜2.3質量％、Ni：0.1〜0.4質量％、P：0.35質量％以下を含み、残部がCuと不可避的不純物からなり、以下の条件を満たすことを特徴とする発熱体用導体。
線径：0.02〜0.1mm
引張強度：900MPa以上
抵抗値：6.5〜30.0Ω／m
【請求項２】
Sn：1.7〜2.3質量％、Ni：0.1〜0.4質量％、P：0.35質量％以下を含み、残部がCuと不可避的不純物からなる原料を溶解鋳造する工程と、
得られた鋳塊を冷間圧延する工程と、
得られた圧延材に300〜500℃で1〜10時間の熱処理を施す工程と、
この熱処理材を伸線加工して以下の条件を満たす線材とする工程とを有することを特徴とする発熱体用導体の製造方法。
線径：0.02〜0.1mm
引張強度：900MPa以上
抵抗値：6.5〜30.0Ω／m
【請求項３】
請求項１に記載の導体を複数本撚り合わせたことを特徴とする発熱体用導体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱体用導体とその製造方法に関するものである。特に、自動車のシートヒータ用の発熱体として好適な発熱用導体とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車のシートヒータには、銅合金線を編組した発熱体が利用されている（例えば特許文献１）。この銅合金線の具体例としては、銀入り銅合金線が挙げられる。銀入り銅合金線は、代表的には銀が3〜10質量％程度含有される銅合金線である。
【０００３】
この銀入り合金線は、耐屈曲性が求められるシートヒータ用発熱体に好ましい機械的特性と、発熱体として適切な抵抗値とを有している。
【０００４】
【特許文献１】特開2001-93656号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記銀入り銅合金線は、高価な銀を含有するため銅合金線自体も非常に高価になる。また、銀入り銅合金線は、比較的高い導電率（例えば60％IACS以上）を有するが、発熱体として利用するには、より低い導電率、つまり高い抵抗値でも十分である。
【０００６】
従って、本発明の主目的は、銀を用いることなく、銀入り銅合金線に近い電気的・機械的特性が得られる発熱体用導体とその製造方法とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、Sn、NiおよびPを添加元素とする銅合金を用いることで上記の目的を達成する。
【０００８】
すなわち、本発明発熱体用導体は、Sn：1.7〜2.3質量％、Ni：0.1〜0.4質量％、P：0.35質量％以下を含み、残部がCuと不可避的不純物からなり、以下の条件を満たすことを特徴とする。
線径：0.02〜0.1mm
引張強度：900MPa以上
抵抗値：6.5〜30.0Ω／m
【０００９】
上記の構成の発熱用導体とすることで、銀を用いることなく、発熱体として適切な電気的・機械的特性を得ることができる。
【００１０】
以下、本発明導体の構成をより詳しく説明する。
【００１１】
Snは銅合金の強度や耐熱性を向上することができる。Snの含有量が1.7質量％未満では銅合金強度の向上効果が少なく、2.3質量％を超えると導電率が低下して抵抗値が大きくなりすぎる。
【００１２】
Niは銅合金の強度および耐熱性をさらに改善する作用を持つ。しかし、その含有量が0.1質量％未満であると所望の強度改善効果が得られず、逆に0.4質量％を超えると導電率が低下しすぎる。
【００１３】
Pは銅合金の強度および耐熱性を確保する作用がある。その含有量が0.001質量％未満ではPの含有による強度・耐熱性の向上効果が得られず、逆にＰの含有量が0.35質量％を超えると抵抗値が大きくなりすぎる。
【００１４】
本発明導体を構成するSn、Ni、P以外の成分は、Cuと不可避的不純物とする。不可避的不純物には、Sb、As、Fe、Pb、Bi、Si、Zn、S、Se、Teなどが含まれる。
【００１５】
本発明導体の線径は、0.02〜0.1mmとする。この範囲の線径とすることで、特にシートヒータの発熱体に用いた場合、着座時の違和感を極力なくし、編組材として利用するのに適したサイズにできる。より好ましい線径は0.05〜0.08mmである。
【００１６】
本発明導体の引張強度は900MPa以上とする。この導体を編組して発熱体とする際に十分な強度を確保するためであり、またシートヒータに用いた場合に十分な強度を確保するためである。より好ましい引張強度は1000MPa以上である。
【００１７】
その他、本発明導体に求められる機械的特性として耐屈曲性が挙げられる。この耐屈曲性としては、導体の108回の屈曲に対する疲労限で280MPa以上が好ましい。このような疲労限を有する導体とすることで、本発明導体をシートヒータの発熱体として用いた場合に好ましい耐屈曲性を得ることができる。より好ましい疲労限は300MPa以上、さらに好ましい疲労限は350MPa以上である。
【００１８】
本発明導体の抵抗値は6.5〜30.0Ω／mとする。6.5Ω／m未満では、抵抗値が低すぎ、発熱体としての利用に好ましい値とは言い難い。また、30.0Ω／mを超えると抵抗値が高すぎる。より好ましい抵抗値は8.0〜18.0Ω／m、さらに好ましい抵抗値は10.0〜14.0Ω／mである。
【００１９】
本発明導体の導電率は、例えば25〜40％IACS程度でよい。この導体は、ヒータなどの発熱体に用いるため、電線などのように高い導電率を確保できなくても構わない。
【００２０】
上記の本発明導体は、複数本を撚り合わせて撚り線構造として用いることが好ましい。撚り線構造とすることで可とう性に優れ、かつ耐屈曲性にも優れた構成にすることができる。特に、撚り線の撚りピッチは、撚り線外径の3〜30倍程度とすることが好ましい。この規定範囲内であれば、素線の撚り癖が大きすぎることがなく、かつ撚り線がばらけることも抑制できる。
【００２１】
一方、本発明発熱体用導体の製造方法は、Sn：1.7〜2.3質量％、Ni：0.1〜0.4質量％、P：0.35質量％以下を含み、残部がCuと不可避的不純物からなる原料を溶解鋳造する工程と、得られた鋳塊を冷間圧延する工程と、得られた圧延材に300〜500℃で1〜10時間の熱処理を施す工程と、この熱処理材を伸線加工して以下の条件を満たす線材とする工程とを有することを特徴とする。
線径：0.02〜0.1mm
引張強度：900MPa以上
抵抗値：6.5〜30.0Ω／m
【００２２】
この製造方法によれば、発熱体として適した電気的・機械的特性を有する導体を得ることができる。この方法における熱処理により、圧延を経た鋳造組織の歪を効果的に除去することができる。熱処理温度が300℃未満や熱処理時間が１時間未満では十分に歪を除去することが難しい。また、熱処理温度が500℃超や熱処理時間が10時間超では、線同士の密着の発生、結晶組織の粗大化などにより、その後の伸線加工における阻害要因となりやすい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明導体によれば、銀を用いることなく、Sn、NiおよびPを添加元素とする銅合金を用いることで、発熱体として好ましい電気的・機械的特性を得ることができる。特に、シートヒータ用の発熱体としての利用に好ましい引張強度・耐屈曲性を得ることができる。従って、発熱用導体のコスト低減を実現できる。
【００２４】
また、本発明導体の製造方法は、本発明導体を製造するのに好適な製造方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００２６】
Sn：2.0質量％、Ni:0.25質量％、P：0.15質量％を含み、残部がCuと不可避不純物とからなる銅合金を用意し、「溶解→鋳造→冷間圧延→熱処理→冷間伸線」の工程を用いて銅合金導体を作製した。
【００２７】
鋳造には、ツインベルト式鋳造機を用いた。冷間圧延により得られた圧延材の径は9.5mmφである。また、熱処理は380℃で5時間とした。この熱処理材に減面率の異なる加工を行って種々の径の銅合金導体を作製した。
【００２８】
そして、得られた試料を用い、まず圧延材から0.071mmφまでの各種導体について、引張強度、伸び、導電率、抵抗値を求めた。その結果を各種導体の伸線加工度と共に表1に示す。
【００２９】
【表１】
2006004750.tif 000002
【００３０】
表１に示すように、線径が0.6mmまでの導体では引張強度が不足し、抵抗値も低い値であることがわかる。
【００３１】
続いて、比較例として、10質量％のAgを含有し、残部がCuと不可避的不純物からなる銀入り銅合金導体も作製した。そして、0.1mm〜0.05mm径までの本発明導体と比較例導体について、抵抗値を測定した。その結果を表２に示す。
【００３２】
【表２】
2006004750.tif 000003
【００３３】
表２に示すように、本発明導体では、線径が0.08mm以下程度から発熱体として特に好ましい抵抗値が得られていることがわかる。なお、線径0.05mmの本発明導体の引張強度は1050MPaであった。一方、比較例は線径に関わらず低い抵抗値を示している。
【００３４】
さらに、0.071mm径の本発明導体について、108回の屈曲性を示す荷重を疲労限として調べた。その結果、約300MPaの疲労限であり、シートヒータなど、耐屈曲性の要求される分野における発熱体としても十分に利用可能であることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明導体は、通電加熱を行う発熱体として利用できる。特に、自動車のシートヒータ用の発熱体として利用することが好適である。また、発明導体の製造方法は、導体の製造分野において利用することができる。